前言

CNCF所提出的云原生概念在相當短的時間內得到了來自 Alibaba、Google、IBM、Pivotal等公司的支持與參與，背后的核心驅動力在于通過打造“事實標準”的軟體去解決云廠商對客戶的鎖定問題，

云原生的本質，是解決應用的彈性(resiliency)、易用性(usability)和可移植性(portability)，當這“三性”得到妥善的解決后，客戶所開發的（分布式）應用可以方便、高效地同時部署于多個云廠商所提供的云服務之上，這不僅解決客戶所擔心的技術鎖定問題，還使得應用能很好地滿足法規（指要求某些影響國計民生的應用必須同時部署于多個云廠商的云上)、全球多活等嚴苛的要求，

在解決“三性”的道路上，Service Mesh被視為新一代分布式應用架構的軟體基礎設施，并被明確地寫入了云原生概念的定義中，Service Mesh可以理解為是微服務軟體架構(microservices）的進一步延伸，用于解決大規模微服務應用所面臨的多語言支持、服務全域最優治理、服務（全球）發現與路由、安全保障等挑戰的關鍵技術手段，

開源軟體Istio的出現，有望成為云原生中Service Mesh 的軟體事實標準，Istio所提出的“資料平面”(Istio中的 Pilot-discovery、Mixer等組件）和“控制平面”(Envoy）通過很好的概念切分踐行著軟體行業解決復雜問題的終極范式——分而治之，這兩個“平面”外加“運維平面”(Service Mesh中并沒有定義）將能很好地助力解決云原生所致力于解決的“三性”問題，

Service Mesh的最高境界在于讓分布式應用無須關注服務（全球）發現與路由、限流、降級、熔斷、安全等通用問題，但達到這一目標并非一蹴而就，這就需要同仁們在各自的崗位上共同學習、運用和成就這一技術，

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本文為網格服務技術的實戰詳解，

本文的出現能幫助讀者更好地理解以Istio為代表的ServiceMesh技術背后的設計思路和了解階段性的探索成果，

也希望能夠得到大家的喜歡！

主要內容

本文以初學者角度展示軟負載在分布式架構中承擔的角色，引入容器時代主角Kubernetes;

再從路由層面全面展開對Service Mesh與 Istio的系統介紹和深入剖析，包括其功能與特色;

最后通過原始碼剖析從實作細節上分析Istio 的幾大關鍵設計，不論你是剛開始接觸軟負載的初學者，還是有一定經驗的架構師，都可以在本文中找到想要的實用內容，

本文主要分為7章給大家進行介紹，希望大家能夠仔細學習一下！

第1章分布式發展史，回顧計算機發展歷史，能夠發現分布式的發展跟計算機網路發展非常類似，它們都經過節點由少到多，再由多成網的程序，

TCP/IP協議誕生是解決計算機之間相連的問題，雖然是幾十年前的產物，但到今天仍然是計算機網路傳輸中的基礎，而且在大部分情況下都不需要感知到它的存在，服務治理也面臨類似的問題:從最開始的單機到集群再到微服務時代，硬體成本越來越低，服務數量呈指數級增長，使得呼叫關系越來越復雜，這時工程師們就需要一種方式來有效管理這些服務及呼叫關系;

歷史總是驚人的相似，只是現在我們面臨的不再是如何有效地將計算機連接起來，而是如何將服務透明地連接起來而已，

為了讓上層業務開發更加輕松，工程師們需要想出一個方案，將底層的細節更好地隱藏起來，無感知地變遷下層基礎服務——這個方案就是Istio，經過了“集群化”“反向代理”及“旁路負載”前三代的進化，軟負載迎來了第四代“服務網格”架構，其統一透明的架構為服務治理提供了全面的支撐，并具備高度可擴展性，

接下來的幾章，筆者將使用目前使用面最廣的Istio為大家詳細講解服務網格的實作原理，同時為大家剖析 Istio的架構設計，

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第2章Service Mesh:以 Istio為例.本章從零開始動手體驗了Istio的基本功能，并從架構及功能模塊方面進行了粗略介紹，不可否認，Istio是現今服務網格領域最成熟的開源解決方案，其由 Google 的 CNCF 開源基

金主導，現今已經推出了1.0正式版本，相比其他服務網格實作——例如Conduit——已經算是最接近生產環境，即不久便可投入生產使用的方案，

Istio不僅提供傳統軟負載的路由及尋址功能，更將鏈路本身全部納入它的管理體系中，這可以讓業務完全透明地使用它，例如業務廣泛需要的鏈路跟蹤功能，以前都要業務方接入客戶端——多則更改代碼，少則附加一個代理，無論哪種都需要業務工程師關注及上線部署，

Istio 通過Sidecar 將入口與出口流量全部無感知劫持代理，配合Pilot統一分發的配置與策略，統一對各服務的流量進行把控，以此實作諸如“流量控制、認證鑒權、多版本服務”等功能，這些都是可以以插件的形式擴展的，Mixer的擴展介面為此做了充分的設計，目前已經支持如 Promethus、Hespter等三方擴展，如果有需要，還可以按 Mixer 的介面標準適配更多的三方擴展，

可以說Istio完全實作了服務網格的預期目標，還做到了平臺無關性，雖然說Istio與Kubernetes都是同一個公司的產品，理論上來說當然對Kubernetes的支持是最好的，但是 Istio的設計者并不滿足于此，1.0版本已經增加了對 Consul+虛擬機環境的支持，相信未來還會有更多，例如原生云平臺——GCP(Google Cloud Platform）、AWS 等，

第3章理解Istio服務網格，在第2章中，筆者概括性地介紹了Istio的各個核心組件，并對它們的功能做了逐一介紹，例如“流量分配、故障注入、認證鑒權”等，均是 Istio最基礎、最核心的功能，是構成一個資料服務網格所必要的，

本章將會針對上一章介紹的組件進行深入理解，以揭示Istio作為基礎技術堆疊下沉后的絕對優勢，從根本上感受其優秀的設計思想，讓大家明白服務網格為何如此受大眾歡迎，

此外，前面幾章講到Istio是一個高度可擴展的服務網格生態，眾多優秀的開源工程，例如Grafana及 Prometheus，都可以直接適配到其生態中，只需對Istio定義的擴展介面進行簡單的適配即可，這使得其生命力得到了進一步提升，因此，本章還會向大家講解一下Istio的功能擴展思想，

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第4章lstio周邊生態一覽，Istio的偉大之處，不在于設計本身，而在于它是一個兼容并包的生態，它為整個行業提供了一種全新的開發及運維方式，除了第3章介紹的關于路由、安全及配置方面的需求，分布式服務在鏈路層面上還有很多待解決的點，如鏈路跟蹤、分布式日志、監控報警、壓測演練、故障注入等，若讓 Istio官方來實作所有的功能，不僅耗時，還會讓整個系統變得非常臃腫，

從最早的元件'到現今的Docker分層鏡像，軟體效率的核心就是復用，只有站在巨人的肩膀上才能走得更快更遠，這是一個基本原則;但是至今仍然有人不以為然，總認為自己做得更好，不斷重新發明輪子，令人費解，

第3章講到 Istio擁有強大的擴展能力，通過 Mixer可以對接眾多三方擴展;同時使用擴展也非常容易，這都要歸功于Mixer中心化控制的設計思想，即每個Sidecar 的流量都需要由Mixer進行校驗，檢測通過以后才能進行下一步，在這種設計下，擴展僅需要對接好Mixer 提供的介面，業務系統不用做任何變更就能使用，

本章會圍繞企業實際的場景，為讀者介紹Istio生態中最常用的幾個組件，這些組件包括鏈路跟蹤、日志、監控及流量調度，已經覆寫了中小企業的典型需求，在讀完本章后，你會發現，有了Istio，很多運維與基礎環境的作業都變得非常簡單了，開發人員可以花費更多的精力在業務代碼本身上，而不是在環境的維護上，

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第5章lstio 部分原始碼剖析，在前四章，筆者比較全面地介紹了Istio，大家已經掌握了服務網格（Service Mesh）的作業原理與其在分布式架構特別是微服務架構下的優勢;不過對于Istio的代碼實作，還并未涉及，從本章開始，筆者將帶領大家深入理解Istio在代碼層面上的邏輯與結構，以展示其部分設計思想，

前面講過，Istio是一個生態，在設計之初便是從平臺化的思維入手的，它的設計理念在于，將微服務架構中眾多零散的服務節點，通過Sidecar 這種非侵入方式給串接起來，形成一張大網，謂之服務網格，由于Sidecar 的存在，針對鏈路的擴展組件可以通過插件的形式介入其中，所以說服務網路本身在架構上的優勢就在于“非侵入流量接管”，向業務開發者完全屏蔽了與鏈路相關的復雜邏輯，

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第6章服務網格企業實踐.本章是本文介紹服務網格的最后一章，本是想向大家介紹 Istio在企業中的實踐，可筆者與各大公司的工程師們交流后發現，他們均沒有使用原生的Istio，原因就是RPC 這個歷史問題太難遷移了，它不是一個系統也不是一個方案，而是聯系到所有業務系統的一個紐帶，企業不可能一次性將使用中的RPC 換成Istio所倡導的HTTP或者 gRPC，因為原有系統中有各式各樣的中間件的適配問題，例如配置中心不可能一次性地將其遷移到 Istio的 ConfigStore中，

企業需要一個貼近國內生產環境的服務網格產品，因此，在本章中，筆者選擇了國內螞蟻金服開源的 SOFAMesh，向讀者介紹一個企業在服務網格浪潮中的遷升之路，

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